电子课程设计报告触摸玩具控制器.docx

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电子课程设计报告触摸玩具控制器

电子课程设计

报

告

书

——2０10级测控三班

　20１2年6月

一、内容提要　　—————————--———--——-————（3）

二、设计内容及要求——-——————-——-——---—-——（3）

三、设计思路及原理——--——-———————-—-—————（３）

四、设计分析——-—-—---——————-——--—--—-（5　）

1、555单稳态触发电路-———-—-———-————-——（5　）

2、555多谐振荡电路————————-—-—---—————（6　）

　3、计数电路———--—————————-————-—-——（　７）

4、复位电路———-——----——————————————（　9）

五、使用的元器件—-——-———————-—-————————（11）

六、参考文献————————-—-————--—————--—（12）

七、心得体会-—-———-—————————--——-—————（12）

八、总体电路————-—-—————————-——-—————-（13）

九、附录——-—-———---————-———-——-—--——（1３）

触摸玩具控制器

　　班级：

测控１0－3班　　　　指导老师：

江萍　潘平

　　学生:

齐忠瑶　　　　　苏锐　　　左源

学号：

20１0０12０　20１０0１16２０10０１19

一：

内容提要：

　许多儿童玩具除了具有生动的外形以外，还具有运动、闪光、声响等更能吸引孩子的功能,这些功能的实现往往需要采用电子电路。

触摸玩具控制器就是一个通过电子电路来实现上面所描述的功能的逻辑控制器。

以下所有内容就是主要阐述了关于如何实现出触摸玩具控制器功能，其中包括对电路各部分的选择、计以及仿真；对元器件的选择，芯片的选择，比较，以及调试结果的分析;以及在这次课程设计中的收获。

二　设计内容及要求：

1．计一个触摸触发电路及由触摸触发改变的动作状态锁存电路。

2．动作状态的循环为:

静止――闪烁发光――发声――行走――静止状态。

3．任一动作的执行时间限制在10秒钟之内,若10秒钟内无下一次触摸,则自动进入静止状态，为此需要设计一个（由触摸启动的）时间控制电路，当定时时间到时，对状态锁存电路进行复位,使之进入静止。

4．（＊）设计适当的驱动电路.（选做）

三设计思路及原理：

触摸玩具控制器的逻辑电路总共包括四个部分:

单稳态触摸电路、计数器和译码器控制的电路、时钟脉冲构成的计数电路、驱动发声控制发光电路。

整个电路是由55５定时器构成的单稳态电路作为时钟脉冲,触发后续电路，使个电路工作在正常状态下。

当由触摸点触发单稳态电路时，使由7４ＬＳ161计数器和７4LＳ13８译码器构成的计数译码电路工作,产生四个状态，分别作为玩具的四种状态，静止、闪烁发光、发声、行走。

在触摸的同时,５55时钟脉冲使得由74LS1６1计数器构成和５55多谐振荡器构成的十进制计数器复位，从新开始计时,并且当十进制计数器到计时到１0秒时,会产生一个复位信号使得主电路的四进制计数器清零，从而实现状态的复位。

至此，整个电路就能够实现玩

功能实现原理图３-１

四：

设计分析：

1、555单稳态触发电路

　　由55５定时器构成的单稳态触发电路，在触发脉冲的作用下输出由稳定状态转换为暂稳态。

经过一段时间的延时后，又自动恢复到稳定状态。

其具体电路如下图所示:

由555定时器构成的单稳态电路4-1—1

其中单稳态电路暂态延时时间Ｔp=１.1RC,作为时钟脉冲，要使Tp的时间较短，所以要选择适合的电容和电阻,图中所表示的Tｐ＝０.01s

触发单稳态电路必须要给5５５定时器的２端即图中的TＲI端提供载脉冲，因此作为触摸控制器，我们通过如下的装置产生载脉冲：

产生载脉冲的电路４－１－2

上图电路是通过几个非门产生的竞争冒险,从而可以产生载脉冲信号，以达到触发单稳态的功效。

2、555多谐振荡电路

多谐振荡器是由555定时器构成的一种产生稳定连续信号脉冲的电路，两个暂稳态自行相互转换而输出一系列的方波。

因此，多谐振荡器又称为方波发生器.在这次电路中用来作为秒信号驱动计数器来计数,电路如下图所示：

多谐振荡器电路2－１—1

关于多谐振荡器振荡周期的计算：

多谐振荡器输出维持高电平的时间:

T1=R1*Ｃ＊ｌn2＝０.7R1*C

多谐振荡器输出维持低电平的时间:

T2=R2＊C＊ｌn2=０.7R2*C

　振荡周期:

　Ｔ＝T１＋T２=0.7（R1+R２）＊C

所以振荡频率为：

占空比：

　q（％）=

秒信号的频率ｆ=1Ｓ，且占空比q（%）=0.5,所以电路中Ｒ1=R2,根据周期公式计算选择适合的电容及电阻的大小，即可确定各自的参数。

３、计数电路

整个实验电路，总共包括两个计数电路。

其中一个是主电路中控制四个状态转换的由计数器和译码器构成的四进制计数译码电路，还有一个就是有74LS161计数器构成的十进制计时电路.

a、四进制计数译码电路：

主电路的四进制计数译码电路是由７４ＬS161计数器和74ＬS1３8译码器构成的，它的功能是用来实现触摸玩具控制器的四种状态之间的转换,其具体电路图如图所示：

四进制计数译码电路3－1-１

四进制计数器是由　０000－0０11四个状态进行转换的，由74ＬS161计数器运用同步置数的方法实现其四进制的功能的。

现在１6１的置数端置入0０00,然后将输出端的ＱaＱb端用与非门连接之后与１6１的load端相连,实现同步置数，进而实现了四进制计数。

然后将计数器的输出与译码器三个输入端相连,将四进制数转换为四种状态，与四个灯泡相连,代表四个状态之间的装换过程。

b、十进制计时器

计时电路的十进制计时功能是由74LＳ161计数器通过同步置数的功能构成的,在5５5多谐振荡秒信号的触发下进行十秒的计时功能,从而控制主电路状态的复位。

具体的电路图如下如所示：

十进制计时电路3—１－2

十进制计数器是由0000－100１十个状态之间转换，通过Qa、Qｄ端与与非门连接，然后接入ｌoad端同步置数,实现十进制计数计时,以及主电路的状态的复位功能.

注:

电路中的74LＳ１６1、74LＳ138、55５定时器功能表及芯片标号见附录。

4、电路复位功能

触摸玩具控制器的最具有特色的功能就是具有十秒复位，触摸计时复位的功能。

a、十秒复位:

十秒复位即在十秒之内没有触摸信号产生的话，玩具器立即会回到原始状态，即静止状态。

这个复位功能是由十进制计时电路与四进制计数电路的门连接来实现的。

具体电路如图所示:

十秒计时复位４—4-1

十进制计时器的Qa和Qｄ通过一个与非门连接之后，输出信号与主电路四进制电路的ＣＬR即RD端通过与门来连接,当计时器到十秒即1001时,Qa和Qd的与非输出信号为0，使得主电路计数器RＤ端为0,计数器复位，实现十秒复位功能。

b、触摸复位

触摸复位是玩具控制器的另一个特点，顾名思义,就是在给出触摸信号的时候，十秒计时电路就会由当前状态直接恢复到初始状态（00状态），即实现触摸复位.具体的电路如下图所示：

触摸复位电路4-４-２

　　前半部分的电路是由非门构成产生载脉冲的电路，当触动开关时，电路就会产生载脉冲，将产生的载脉冲作为输入输入到十进制计时电路的清零端RD即图中的ＣＬR端,从而实现计时器触摸复位功能，即:

在触摸信号发出时,十秒计时装置就会立即回到初始状态（0）

五、元器件清单

电路所需要元器件如下表：

７4LS１61

2

74LS１3８

1

数码显示管

1

电解电容

2（1ｕf1０uf）

二极管

２

电阻

４（71。

5ｋ　２个,1k　2个1０k1个）

按键（开关）

1

７4LS０8（与门1个）

1

74ＬS00（与非4个）

１

7４LS04（非门８个）

2

灯

4

555定时器

2

5-1

六、参考文献

《数字电路与逻辑设计》第二版清华大学出版社

《模拟电子技术基本教程》清华大学出版社

《数字电子技术实验教程》北京航空航天大学出版社

《电工电子技术试验与仿真》安徽人民出版社

《电子技术2》　西安电子出版社

七、心得体会

在这次课程设计中，收获颇多。

其中最大的收获就是懂得了团队合作的重要性。

作为测控专业的大二本科生,理论与实践的结合是很重要的，只有在实践的过程中才可以体会所学的东西,才能更加完善的领悟在实践过程与学习的差距.

从电路原理的解析,理解到对整个电路的设计,调试、仿真，这其中的过程伴随着意想不到的困难与障碍,但是我们乐在其中，我们最终还是成功了，虽然这其中的过程难免有些艰难。

在困境中成长，这是我们所必须学会的东西,只有学会勇敢的面对困难，我们才会成功……

八、总体电路

九、附录

74LＳ1６1功能表

清零

置数

使能端

时钟

置数输入

输出

Ｒd

Ld

Eｐ

Ｅt

Cp

Ｄ

C

B

Ａ

ＱＤ

QC

QB

QA

0

X

X

X

X

X

X

Ｘ

X

０

0

０

0

１

０

X

X

↑

D

C

B

A

D

C

B

A

1

1

0

X

X

X

Ｘ

X

X

保持

1

1

Ｘ

0

X

X

X

Ｘ

Ｘ

保持　ＲCO=0

1

1

１

1

↑

X

Ｘ

X

X

计数

７４LS13８功能表

输入

输出

Ｇ1

G２Ａ

G２B

C

B

A

Y0

Y1

Y2

Ｙ3

Y４

Ｙ５

Ｙ6

Y7

X

1

X

Ｘ

Ｘ

X

1

１

1

1

1

1

1

1

X

X

１

Ｘ

Ｘ

X

1

１

1

1

1

1

1

1

0

X

X

Ｘ

Ｘ

X

1

1

1

1

1

1

1

１

1

0

０

０

0

0

０

1

1

1

1

1

1

1

1

０

０

0

0

1

1

0

1

1

1

１

１

1

１

0

0

0

１

０

1

１

0

１

１

1

1

１

1

0

0

0

1

1

1

1

1

０

１

１

1

１

１

0

０

1

0

0

1

1

1

1

０

1

1

1

1

0

０

１

0

1

1

１

１

1

１

0

1

1

１

0

０

1

1

0

1

１

１

1

１

1

0

1

1

０

0

1

1

１

１

１

1

1

1

1

1

0

555芯片脚标

74LS138芯片脚标